半导体器件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110278316.3

申请日:

2011.09.19

公开号:

CN102694024A

公开日:

2012.09.26

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 29/78申请日:20110919|||公开

IPC分类号:

H01L29/78; H01L29/06; H01L29/10

主分类号:

H01L29/78

申请人:

株式会社东芝

发明人:

小松香奈子; 森冈纯; 白井浩司; 高桥启太; 山田翼; 清水茉莉子

地址:

日本东京都

优先权:

2011.03.23 JP 063875/2011

专利代理机构:

永新专利商标代理有限公司 72002

代理人:

徐殿军

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内容摘要

一种半导体器件,其第1导电型的第1半导体层将第1方向作为长度方向,从元件区域延伸至元件终端区域,具有第1杂质浓度,第1导电型的第2半导体层在第1半导体层的下层,将第1方向作为长度方向,从元件区域延伸至元件终端区域,具有比第1杂质浓度小的第2杂质浓度,第1导电型的第3半导体层将第1方向作为长度方向,从元件区域延伸至元件终端区域,具有比第2杂质浓度小的第3杂质浓度,与第2半导体层相接地配置。元件区域中第1半导体层与场氧化膜之间的边界、与第3半导体层在所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比元件终端区域中第1半导体层与场氧化膜之间的边界、与第3半导体层在第5半导体层侧的端部之间的距离小。

权利要求书

1.一种半导体器件,其特征在于,具备:半导体基板;元件区域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部;第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的下层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第2杂质浓度;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第2杂质浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体层相接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;场氧化膜,在所述第3半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置;第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域;第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,所述元件区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离小。2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,将所述元件区域及所述元件终端区域分割成多个第2方向的宽度相同的矩形区域,所述第2方向与所述第1方向正交,所述第1半导体层及所述第2半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的大致中心处,所述第5半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的端部。3.根据权利要求2所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度大。4.根据权利要求3所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。5.根据权利要求3所述的半导体器件,其特征在于,设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。6.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述第1半导体层具有将所述第1方向设为长度方向的长方形形状。7.根据权利要求6所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述场氧化膜的沿第2方向的长度,比所述元件区域中的所述场氧化膜的沿所述第2方向的长度长,所述第2方向与所述第1方向正交。8.根据权利要求2所述的半导体器件,其特征在于,设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。9.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第2半导体层的与所述第1方向正交的第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度大。10.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第4半导体层的与所述第1方向正交的第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。11.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。12.一种半导体器件,其特征在于,具备:半导体基板;元件区域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部;第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的下层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第2杂质浓度;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第2杂质浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体层相接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域;第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,在沿与所述第1方向正交的第2方面的截面中,所述元件终端区域中的所述第3半导体层的宽度,比所述元件区域中的所述第3半导体层的宽度大。13.根据权利要求12所述的半导体器件,其特征在于,将所述元件区域及所述元件终端区域分割成多个所述第2方向的宽度相同的矩形区域,所述第1半导体层及所述第2半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的大致中心处,所述第5半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的端部。14.根据权利要求13所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度大。15.根据权利要求14所述的半导体器件,其特征在于,设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。16.根据权利要求13所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。17.根据权利要求12所述的半导体器件,其特征在于,还具备形成于所述第3半导体层表面的场氧化膜。18.根据权利要求17所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述场氧化膜的沿所述第2方向的长度,比所述元件区域中的所述场氧化膜的沿所述第2方向的长度长。19.一种半导体器件,其特征在于,具备:半导体基板;元件区域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部;第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第1半导体层连接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;场氧化膜,在所述第3半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置;第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域;第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,所述元件区域及所述元件终端区域在与所述第1方向正交的第2方向上的宽度相同,所述元件区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离小。20.根据权利要求19所述的半导体器件,其特征在于,所述元件终端区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。

说明书

半导体器件

相关申请的交叉参考

本申请基于并主张2011年3月23日提交的在先日本专利申请
2011-63875号的优先权,这里引入参考其全部内容。

技术领域

本说明书记载的实施方式涉及一种半导体器件。

背景技术

作为功率半导体器件之一,已知所谓的DMOS晶体管。DMOS晶体管
具备漂移区域,使该漂移区域邻接于具有高杂质浓度的漏极扩散层,导电
型与该漏极扩散层相同,杂质浓度比漏极扩散层低。DMOS晶体管具有在
较低电压区域中切换速度快且变换效率高等特征,能同时实现高耐压动作
与低导通电阻。

但是,在这种DMOS晶体管中,也在形成DMOS晶体管自身的元件
区域的终端部形成元件终端区域。另外,即便元件区域具有规定的耐压,
也可能存在元件终端区域不具备该规定的耐压。在该情况下,元件整体的
耐压由元件终端区域的耐压决定。在现有的DMOS晶体管中,在这种元件
终端区域中发生电场的集中,容易产生电场集中引起的离子碰撞(impact
ion),结果,使半导体器件整体的耐压下降。因此,需要具有高耐压的元
件终端部的半导体器件。另一方面,还要求使半导体器件整体的电路面积
减少。

发明内容

本发明要解决的课题在于提供一种抑制电路面积增大并且具有高耐压
的半导体器件。

实施方式的半导体器件的特征在于,具备:半导体基板;元件区域,
形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形成于
所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部;第1导电型的第1
半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述
元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所述MOS
晶体管的漏极区域;第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的
下层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述
元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第2杂质浓度;第1导
电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延
伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第2杂质
浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体
层相接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;场氧化膜,在所述第3
半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置;第2导电型的第4半导体
层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区
域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域;第
1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS
晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导
体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,所述元件区域中
的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的
所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中的所述第1
半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半
导体层侧的端部之间的距离小。

另一实施方式的半导体器件的特征在于,具备:半导体基板;元件区
域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形
成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部;第1导电型的
第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至
所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所
述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导
体层的下层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成
至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第2杂质浓度;
第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件
区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第2
杂质浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第2半
导体层相接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;第2导电型的第4
半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述
元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区
域;第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作
所述MOS晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述
第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,在沿与
所述第1方向正交的第2方面的截面中,所述元件终端区域中的所述第3
半导体层的宽度,比所述元件区域中的所述第3半导体层的宽度大。

再一实施方式的半导体器件的特征在于,具备:半导体基板;元件区
域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形
成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部;第1导电型的
第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至
所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所
述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向
作为长度方向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终
端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第3杂质浓度,与所述第1半
导体层连接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;场氧化膜,在所述第
3半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置;第2导电型的第4半导体
层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区
域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域;第
1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS
晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导
体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,所述元件区域及
所述元件终端区域在与所述第1方向正交的第2方向上的宽度相同,所述
元件区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3
半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域
中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层
的所述第5半导体层侧的端部之间的距离小。

根据上述构成,能提供一种抑制电路面积增大并且具有高耐压的半导
体器件。

附图说明

图1是表示根据实施方式的半导体器件的构造的平面图。

图2是表示根据实施方式的半导体器件的构造的平面图。

图3是表示根据实施方式的半导体器件的构造的平面图。

图4是图1-图3的A-A’、B-B’及C-C’截面图。

图5是表示比较例的构造的平面图。

具体实施方式

下面说明的实施方式的半导体器件具备:元件区域,其形成于半导体
基板上,形成MOS晶体管;和元件终端区域,其形成于半导体基板上,形
成于所述元件区域的终端部。第1导电型的第1半导体层将第1方向作为
长度方向,从元件区域延伸而形成至元件终端区域,并且具有第1杂质浓
度,在元件区域中,用作MOS晶体管的漏极区域。第1导电型的第2半导
体层在第1半导体层的下层,将第1方向作为长度方向,形成为从元件区
域延伸而形成至元件终端区域,并且,具有比第1杂质浓度小的第2杂质
浓度。另外,第1导电型的第3半导体层将第1方向作为长度方向,从元
件区域延伸,在半导体基板上形成至元件终端区域,具有比第2杂质浓度
小的第3杂质浓度,与所述第2半导体层相接地配置,用作MOS晶体管的
漂移层。另外,场(field)氧化膜在第3半导体层的表面与所述第1半导
体相接地配置。另外,第2导电型的第4半导体层在所述半导体基板上,
将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸,形成至所述元件终
端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域。另一方面,第1导电型的第5
半导体层形成于第4半导体层的表面,用作MOS晶体管的源极区域。栅极
电极跨过第3半导体层及第4半导体层,隔着栅极绝缘膜而形成。在这种
半导体器件中,元件区域中所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界
与所述第3半导体层的所述第4半导体层侧的端部之间的距离,比所述元
件终端区域中所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界与所述第3半
导体层的所述第4半导体层侧的端部之间的距离小。

以下,参照附图说明根据实施方式的半导体器件。

首先,参照图1~图4,说明根据实施方式的半导体器件的层叠构造。
该半导体器件涉及p沟道型DMOS晶体管。也可使图1~图4的各种半导体
层的导电型全部反转,构成形成于p型基板上或p型半导体层上的n沟道
型DMOS晶体管。

图1~图3是根据实施方式的半导体器件的平面图。图1~图3为了表示
重复的各构成要素的位置关系,挑选任意的构成要素进行图示。另外,图4
是图1、图2、图3中的A-A’、B-B’及C-C’截面图。另外,在下面的说明
中,所谓‘p-型’是指杂质浓度比‘p型’小的半导体。另外,所谓‘n-型’
是指杂质浓度比‘n型’小的半导体。

如图1所示,本实施方式的半导体器件例如形成于n-型半导体基板11
上,在半导体基板11上具备:形成p沟道型DMOS晶体管的元件区域R1、
与形成于元件区域R1的第1方向终端部的元件终端区域R2。另外,半导
体基板11也可置换为p-型基板。

如图1所示,在本实施方式的半导体器件中,元件区域R1与元件终
端区域R2被划分成多个矩形区域CP。各矩形区域CP1、CP2、CP3...沿X
方向并排排列,并且,在X方向上具有相同的宽度Wcp。元件区域R1中
的各矩形区域CP的宽度与元件终端区域R2中各矩形区域CP的宽度均为
Wcp。本实施方式的半导体器件涉及这种矩形区域CP中各种构成要素的形
状的改良。利用该改良,能得到抑制电路面积增大的且具有高耐压的半导
体器件。

另外,如图1所示,在半导体基板11上隔着栅极绝缘膜18a(图1中未
图示)形成栅极电极18。栅极电极18作为一例,不仅在元件区域R1中,还
延长至元件终端区域R2,在该元件终端区域R2中,连接于触点CSg,提
供必要的电压。栅极电极18在元件区域R1中具有栅极电极长度Lg1,在
元件终端区域R2中具有栅极电极长度Lg2(<Lg1)。

栅极电极18在其栅极长度方向上配置成,由用作p沟道型DMOS晶
体管的漏极的p+型漏极区域12、与用作相同p沟道型DMOS晶体管的源极
的p+型源极区域15夹持。在漏极区域12的下层,形成p型扩散区域13。

另外,在源极区域15及背栅(back gate)扩散区域19的下层,如图3
所示,形成n型扩散区域16。

图4表示图1的A-A’、B-B’及C-C’截面图。

A-A’截面是所述p沟道型MOS晶体管的沿着漏极区域12及源极区域
15的截面。另外,B-B’截面是p沟道MOS晶体管的沿着漏极区域12及背
栅扩散区域19的截面。C-C’截面是包括漏极区域12的端部附近的元件终
端部R2的截面。

首先,说明沿图4的A-A’截面的p沟道型MOS晶体管的构造。如图
4的A-A’截面所示,p沟道型MOS晶体管具备p+型漏极区域12。该p+型
漏极区域12如图1~图3所示,形成为具有将Y方向(第1方向)作为长度方
向的长方形形状。漏极区域12配置在矩形区域CP的X方向的中心附近。
漏极区域12从元件区域R1延伸至元件终端区域R2。p+型漏极区域12例
如注入硼(B)等p型杂质,例如具有1e20[cm-3]的杂质浓度。

在该漏极区域12的下层,形成p型扩散区域13。该p型扩散区域13
也构成p沟道型MOS晶体管的漏极的一部分。p型扩散区域13也与漏极
区域12一样,将Y方向作为长度方向,从元件区域R1延伸而形成至元件
终端区域R2。该p型扩散区域13具有比漏极区域12的杂质浓度小的1e18
[cm-3]左右的杂质浓度。

该p型扩散区域13在元件区域R1中具有宽度W1(参照图4的A-A’
截面图),另一方面,在元件终端区域R2的漏极区域12的端部周围,具有
宽度W2(参照图4的C-C’截面图)。

另外,A-A’截面中从漏极区域12的端部至p型扩散区域13端部为止
的距离a1,比C-C’截面中从漏极区域12的端部至p型扩散区域13端部为
止的距离a2小。作为一例,距离a1为0.1μm左右,a2为0.3μm左右。

在栅极电极18下方的位置,p-型漂移区域14形成为与p型扩散区域
13相接。p-型漂移区域14具有比p型扩散区域13的杂质浓度低的杂质浓
度,例如为1e17[cm-3]左右的杂质浓度。该漂移区域14也与漏极区域12
一样,将Y方向作为长度方向,从元件区域R1延伸形成至元件终端区域
R2。其中,从A-A’截面中漂移区域14的p型扩散区域13的接合面起,宽
度b1比C-C’截面中的宽度b2小。因此,在向p沟道MOS晶体管施加逆
偏压的状态下,元件终端区域R2中,耗尽层容易扩展。另外,A-A’截面中
从漂移区域14的源极区域15侧的端部至漏极区域12的端部(与场氧化膜
17的边界)之间的距离(a1+b1),比C-C’截面中从漂移区域14的源极区域
15侧的端部至漏极区域12的端部(与场氧化膜17的边界)之间的距离(a2+b2)
小。

另外,在p-型漂移区域14的表面上,形成由硅氧化膜(例如SiO2膜)
构成的场氧化膜17。场氧化膜17也将Y方向作为长度方向而形成,但A-A’
截面中的宽度c1比C-C’截面中的宽度c2小。另外,场氧化膜17全凭求出
的MOS晶体管的耐压,也可省略。

另外,在从半导体基板11上的漂移区域14离开的位置上,形成n型
扩散区域16。n型扩散区域16及n型扩散区域16与漂移区域14之间的半
导体基板11用作该p沟道型MOS晶体管的沟道区域。在该n型扩散区域
16的表面上,形成所述源极区域15。源极区域15经接触插头CSs连接于
未图示的源极电极上。

n型扩散区域16与栅极电极18等一样,形成为将Y方向作为长度方
向而进行延伸(参照图3)。该n型扩散区域16的元件区域R1中的宽度d1、
d1’比元件终端区域R2中的宽度d2、d2’小。

源极区域15与栅极电极18一样,形成为将Y方向作为长度方向而进
行延伸,配置在矩形区域CP的X方向的端部。其中,源极区域15在Y方
向的规定位置被分割,在该分割的区域(B-B’截面)中形成背栅扩散区域
19(参照图2)。栅极电极18跨过漂移区域14、n型扩散区域16及源极区域
15地隔着栅极绝缘膜18a而形成于半导体基板11上。

漏极区域12、p型扩散区域13、漂移区域14、源极区域15的尺寸、
杂质浓度等可设定成满足元件区域中p沟道MOS晶体管的导通电阻或耐压
等要求的特性。

B-B’截面中p沟道型MOS晶体管的形状基本上与A-A’截面的一样,
但在B-B’截面中,与A-A’截面的不同之处在于,没有源极区域15,而是代
之以宽度较宽地形成p+型背栅扩散区域19。

如上所述,漏极区域12、p型扩散区域13、漂移区域14、及n型扩散
区域16形成为,从元件区域R1沿Y方向延伸而延伸至元件终端区域R2(参
照图4的C-C’截面)。但是,p型扩散区域13的C-C’截面的宽度W2比包
含A-A’截面的元件区域R1中的宽度W1大。因此,p型扩散区域13如图
1所示,作为上表面图,具有如火柴棒的形状、顶端膨胀的多边形形状。通
过具有这种形状,能缓和图1所示区域R3附近的电场集中,抑制离子碰撞
的发生,由此能提高MOS晶体管的耐压。

另外,在元件终端区域R2中,漂移区域14的沿C-C’截面的宽度b2
比包含A-A’截面的元件区域R1中的宽度b1大。由此,在元件终端区域
R2中,与元件区域R1相比,耗尽层容易扩展,由此能使元件终端区域R2
中的耐压提高。

另一方面,n型扩散区域16的沿C-C’截面的宽度d2比包含A-A’截面
的元件区域R1中的宽度d1小。即便将n型扩散区域16的宽度在元件终端
区域R2中设定得小,MOS晶体管的耐压也不下降。

这样,在本实施方式的半导体器件中,C-C’截面(元件终端区域R2)中
的p型扩散区域13的宽度W2及漂移区域14的宽度b2比元件区域R1设
定得大,另一方面,因为n型扩散区域16的宽度d2设定得小,所以元件
终端区域R2中的元件宽度能与元件区域R1中的元件宽度大致相同,作为
整体,能在矩形区域CP中收纳各种构成要素。

上述宽度W2、宽度b2、宽度d2与元件区域R1中的宽度W1、b1、
d1独立,能根据元件终端区域16所需的耐压来设定。即便将宽度W2、b2
分别设定得比宽度W1、b1大,宽度d2也可以比宽度d1小,所以元件终
端区域R2的X方向的宽度不必比元件区域R1的X方向的宽度大。因此,
根据本实施方式,元件区域R1能设计成得到将导通电阻特性等最佳化了的
p沟道MOS晶体管,并且,元件终端区域R2能设定元件终端区域以得到
必需的耐压。

在上述实施方式中,对宽度b2比宽度b1大、且宽度W2比宽度W1
大的实例进行了说明。但是,即便仅增大宽度b2而宽度W2与宽度W1程
度相等,也能提高元件终端区域R2的耐压。

其中,增大宽度W2有助于避免p型扩散区域13的前端部中的电场集
中,从而能有助于进一步提高元件的耐压。因此,除增大宽度b2外,通过
同时增大宽度W2,能进一步提高元件终端区域的耐压。

图5表示本实施方式的比较例中元件终端区域的平面形状。在该比较
例中,设p型扩散区域13的宽度在元件区域R1与元件终端区域R2中均
匀。在该构造的情况下,无法避免图5所示的区域R3附近的电场集中,元
件终端区域中的耐压下降,使半导体元件整体的耐压下降。在本实施方式
中,因为p型扩散区域13的宽度W2在元件终端区域R2中比元件区域R1
扩展,所以能提高耐压。

尽管描述了本发明的某些具体实施方式,但这些实施方式仅以示例的
方式出现,不打算限制本发明的范围。实际上,这里描述的新颖的方法和
系统可以多种其他方式来实施;并且,在不脱离本发明精神的情况下,可
对这里描述的方法和系统的方式进行各种省略、替代与改变。下面的权利
要求及其等同描述用来覆盖落入本发明范围和精神中的这种方式或变更。

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资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102694024 A (43)申请公布日 2012.09.26 C N 1 0 2 6 9 4 0 2 4 A *CN102694024A* (21)申请号 201110278316.3 (22)申请日 2011.09.19 063875/2011 2011.03.23 JP H01L 29/78(2006.01) H01L 29/06(2006.01) H01L 29/10(2006.01) (71)申请人株式会社东芝 地址日本东京都 (72)发明人小松香奈子 森冈纯 白井浩司 高桥启太 山田翼 清水茉莉子 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 72002。

2、 代理人徐殿军 (54) 发明名称 半导体器件 (57) 摘要 一种半导体器件,其第1导电型的第1半导体 层将第1方向作为长度方向,从元件区域延伸至 元件终端区域,具有第1杂质浓度,第1导电型的 第2半导体层在第1半导体层的下层,将第1方向 作为长度方向,从元件区域延伸至元件终端区域, 具有比第1杂质浓度小的第2杂质浓度,第1导电 型的第3半导体层将第1方向作为长度方向,从元 件区域延伸至元件终端区域,具有比第2杂质浓 度小的第3杂质浓度,与第2半导体层相接地配 置。元件区域中第1半导体层与场氧化膜之间的 边界、与第3半导体层在所述第5半导体层侧的端 部之间的距离,比元件终端区域中第1半导体层。

3、 与场氧化膜之间的边界、与第3半导体层在第5半 导体层侧的端部之间的距离小。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书6页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 4 页 说明书 6 页 附图 5 页 1/4页 2 1.一种半导体器件,其特征在于,具备: 半导体基板; 元件区域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管; 元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部; 第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至 所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中。

4、,用作所述MOS晶体管的漏 极区域; 第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的下层,将所述第1方向作为长度方 向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的 第2杂质浓度; 第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而在 半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第2杂质浓度小的第3杂质浓度, 该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体层相接地配置,用作所述MOS晶体管的漂 移层; 场氧化膜,在所述第3半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置; 第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,。

5、从 所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域; 第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的 源极区域;和 栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半 导体基板的表面上, 所述元件区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体 层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中的所述第1半导体层 与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距 离小。 2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于, 将所述元件区域及所述元件终端区域分。

6、割成多个第2方向的宽度相同的矩形区域,所 述第2方向与所述第1方向正交, 所述第1半导体层及所述第2半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的大致中 心处, 所述第5半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的端部。 3.根据权利要求2所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中 的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度大。 4.根据权利要求3所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中 的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。 5.根据权利要求3所述的半导体器件,其特征在。

7、于, 设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。 权 利 要 求 书CN 102694024 A 2/4页 3 6.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于, 所述第1半导体层具有将所述第1方向设为长度方向的长方形形状。 7.根据权利要求6所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述场氧化膜的沿第2方向的长度,比所述元件区域中的所述 场氧化膜的沿所述第2方向的长度长,所述第2方向与所述第1方向正交。 8.根据权利要求2所述的半导体器件,其特征在于, 设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。 9.根据权利要求1所述的半导体器件,其特。

8、征在于, 所述元件终端区域中的所述第2半导体层的与所述第1方向正交的第2方向的宽度, 比所述元件区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度大。 10.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述第4半导体层的与所述第1方向正交的第2方向的宽度, 比所述元件区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。 11.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于, 设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。 12.一种半导体器件,其特征在于,具备: 半导体基板; 元件区域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管; 元件终端区域,形成于所述半导体基。

9、板上,并形成于所述元件区域的终端部; 第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至 所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所述MOS晶体管的漏 极区域; 第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的下层,将所述第1方向作为长度方 向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的 第2杂质浓度; 第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而在 半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第2杂质浓度小的第3杂质浓度, 该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体层相接地配置,。

10、用作所述MOS晶体管的漂 移层; 第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从 所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域; 第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的 源极区域;和 栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半 导体基板的表面上, 在沿与所述第1方向正交的第2方面的截面中,所述元件终端区域中的所述第3半导 体层的宽度,比所述元件区域中的所述第3半导体层的宽度大。 13.根据权利要求12所述的半导体器件,其特征在于, 将所述元件区域及所述元件终端区域。

11、分割成多个所述第2方向的宽度相同的矩形区 权 利 要 求 书CN 102694024 A 3/4页 4 域, 所述第1半导体层及所述第2半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的大致中 心处, 所述第5半导体层配置在所述矩形区域的所述第2方向的端部。 14.根据权利要求13所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中 的所述第2半导体层的所述第2方向的宽度大。 15.根据权利要求14所述的半导体器件,其特征在于, 设所述第1半导体层的端部周边的所述第2半导体层的平面形状为多边形。 16.根据权利要求13所述的半导体器件,其特征在于,。

12、 所述元件终端区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中 的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。 17.根据权利要求12所述的半导体器件,其特征在于, 还具备形成于所述第3半导体层表面的场氧化膜。 18.根据权利要求17所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述场氧化膜的沿所述第2方向的长度,比所述元件区域中的 所述场氧化膜的沿所述第2方向的长度长。 19.一种半导体器件,其特征在于,具备: 半导体基板; 元件区域,形成于所述半导体基板上,并形成有MOS晶体管; 元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成于所述元件区域的终端部; 第1导电型的第1半导体层。

13、,将第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至 所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所述MOS晶体管的漏 极区域; 第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而在 半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1杂质浓度小的第3杂质浓度, 该第1导电型的第3半导体层与所述第1半导体层连接地配置,用作所述MOS晶体管的漂 移层; 场氧化膜,在所述第3半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置; 第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方向,从 所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体。

14、管的沟道区域; 第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的 源极区域;和 栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半 导体基板的表面上, 所述元件区域及所述元件终端区域在与所述第1方向正交的第2方向上的宽度相同, 所述元件区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体 层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中的所述第1半导体层 与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距 权 利 要 求 书CN 102694024 A 4/4页 5 离小。 20.根据。

15、权利要求19所述的半导体器件,其特征在于, 所述元件终端区域中的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度,比所述元件区域中 的所述第4半导体层的所述第2方向的宽度小。 权 利 要 求 书CN 102694024 A 1/6页 6 半导体器件 0001 相关申请的交叉参考 0002 本申请基于并主张2011年3月23日提交的在先日本专利申请2011-63875号的 优先权,这里引入参考其全部内容。 技术领域 0003 本说明书记载的实施方式涉及一种半导体器件。 背景技术 0004 作为功率半导体器件之一,已知所谓的DMOS晶体管。DMOS晶体管具备漂移区域, 使该漂移区域邻接于具有高杂质浓度的漏极扩。

16、散层,导电型与该漏极扩散层相同,杂质浓 度比漏极扩散层低。DMOS晶体管具有在较低电压区域中切换速度快且变换效率高等特征, 能同时实现高耐压动作与低导通电阻。 0005 但是,在这种DMOS晶体管中,也在形成DMOS晶体管自身的元件区域的终端部形 成元件终端区域。另外,即便元件区域具有规定的耐压,也可能存在元件终端区域不具备 该规定的耐压。在该情况下,元件整体的耐压由元件终端区域的耐压决定。在现有的DMOS 晶体管中,在这种元件终端区域中发生电场的集中,容易产生电场集中引起的离子碰撞 (impaction),结果,使半导体器件整体的耐压下降。因此,需要具有高耐压的元件终端部的 半导体器件。另一。

17、方面,还要求使半导体器件整体的电路面积减少。 发明内容 0006 本发明要解决的课题在于提供一种抑制电路面积增大并且具有高耐压的半导体 器件。 0007 实施方式的半导体器件的特征在于,具备:半导体基板;元件区域,形成于所述半 导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成于所 述元件区域的终端部;第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述元件 区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用作所 述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的下层,将所 述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延。

18、伸而形成至所述元件终端区域,并且具有比 所述第1杂质浓度小的第2杂质浓度;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长 度方向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所 述第2杂质浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体层相 接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移层;场氧化膜,在所述第3半导体层的表面与所述第 1半导体相接地配置;第2导电型的第4半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向 作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的 沟道区域;第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的表面,用作。

19、所述MOS晶 体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘 说 明 书CN 102694024 A 2/6页 7 膜形成在所述半导体基板的表面上,所述元件区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜 之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终 端区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第 5半导体层侧的端部之间的距离小。 0008 另一实施方式的半导体器件的特征在于,具备:半导体基板;元件区域,形成于所 述半导体基板上,并形成有MOS晶体管;元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成 于所述。

20、元件区域的终端部;第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述 元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用 作所述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第2半导体层,在所述第1半导体层的下层, 将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具 有比所述第1杂质浓度小的第2杂质浓度;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作 为长度方向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有 比所述第2杂质浓度小的第3杂质浓度,该第1导电型的第3半导体层与所述第2半导体 层相接地配置,用作所述MOS晶体管的。

21、漂移层;第2导电型的第4半导体层,在所述半导体 基板上,将所述第1方向作为长度方向,从所述元件区域延伸而形成至所述元件终端区域, 用作所述MOS晶体管的沟道区域;第1导电型的第5半导体层,形成于所述第4半导体层的 表面,用作所述MOS晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第3半导体层及所述第4半 导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,在沿与所述第1方向正交的第2 方面的截面中,所述元件终端区域中的所述第3半导体层的宽度,比所述元件区域中的所 述第3半导体层的宽度大。 0009 再一实施方式的半导体器件的特征在于,具备:半导体基板;元件区域,形成于所 述半导体基板上,并形成有MOS。

22、晶体管;元件终端区域,形成于所述半导体基板上,并形成 于所述元件区域的终端部;第1导电型的第1半导体层,将第1方向作为长度方向,从所述 元件区域延伸而形成至所述元件终端区域,并且具有第1杂质浓度,在所述元件区域中,用 作所述MOS晶体管的漏极区域;第1导电型的第3半导体层,将所述第1方向作为长度方 向,从所述元件区域延伸而在半导体基板上形成至所述元件终端区域,并且具有比所述第1 杂质浓度小的第3杂质浓度,与所述第1半导体层连接地配置,用作所述MOS晶体管的漂移 层;场氧化膜,在所述第3半导体层的表面与所述第1半导体相接地配置;第2导电型的第4 半导体层,在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长。

23、度方向,从所述元件区域延伸而形 成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域;第1导电型的第5半导体层,形 成于所述第4半导体层的表面,用作所述MOS晶体管的源极区域;和栅极电极,跨过所述第 3半导体层及所述第4半导体层,隔着栅极绝缘膜形成在所述半导体基板的表面上,所述元 件区域及所述元件终端区域在与所述第1方向正交的第2方向上的宽度相同,所述元件区 域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半 导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中的所述第1半导体层与所述场氧化膜 之间的边界、与所述第3半导体层的所述第5半导体层侧的端部之间的距离小。 001。

24、0 根据上述构成,能提供一种抑制电路面积增大并且具有高耐压的半导体器件。 附图说明 说 明 书CN 102694024 A 3/6页 8 0011 图1是表示根据实施方式的半导体器件的构造的平面图。 0012 图2是表示根据实施方式的半导体器件的构造的平面图。 0013 图3是表示根据实施方式的半导体器件的构造的平面图。 0014 图4是图1-图3的A-A、B-B及C-C截面图。 0015 图5是表示比较例的构造的平面图。 具体实施方式 0016 下面说明的实施方式的半导体器件具备:元件区域,其形成于半导体基板上,形成 MOS晶体管;和元件终端区域,其形成于半导体基板上,形成于所述元件区域的终。

25、端部。第 1导电型的第1半导体层将第1方向作为长度方向,从元件区域延伸而形成至元件终端区 域,并且具有第1杂质浓度,在元件区域中,用作MOS晶体管的漏极区域。第1导电型的第 2半导体层在第1半导体层的下层,将第1方向作为长度方向,形成为从元件区域延伸而形 成至元件终端区域,并且,具有比第1杂质浓度小的第2杂质浓度。另外,第1导电型的第 3半导体层将第1方向作为长度方向,从元件区域延伸,在半导体基板上形成至元件终端区 域,具有比第2杂质浓度小的第3杂质浓度,与所述第2半导体层相接地配置,用作MOS晶 体管的漂移层。另外,场(field)氧化膜在第3半导体层的表面与所述第1半导体相接地 配置。另外。

26、,第2导电型的第4半导体层在所述半导体基板上,将所述第1方向作为长度方 向,从所述元件区域延伸,形成至所述元件终端区域,用作所述MOS晶体管的沟道区域。另 一方面,第1导电型的第5半导体层形成于第4半导体层的表面,用作MOS晶体管的源极区 域。栅极电极跨过第3半导体层及第4半导体层,隔着栅极绝缘膜而形成。在这种半导体 器件中,元件区域中所述第1半导体层与所述场氧化膜之间的边界与所述第3半导体层的 所述第4半导体层侧的端部之间的距离,比所述元件终端区域中所述第1半导体层与所述 场氧化膜之间的边界与所述第3半导体层的所述第4半导体层侧的端部之间的距离小。 0017 以下,参照附图说明根据实施方式的。

27、半导体器件。 0018 首先,参照图1图4,说明根据实施方式的半导体器件的层叠构造。该半导体器 件涉及p沟道型DMOS晶体管。也可使图1图4的各种半导体层的导电型全部反转,构成 形成于p型基板上或p型半导体层上的n沟道型DMOS晶体管。 0019 图1图3是根据实施方式的半导体器件的平面图。图1图3为了表示重复的 各构成要素的位置关系,挑选任意的构成要素进行图示。另外,图4是图1、图2、图3中的 A-A、B-B及C-C截面图。另外,在下面的说明中,所谓p - 型是指杂质浓度比p型小 的半导体。另外,所谓n - 型是指杂质浓度比n型小的半导体。 0020 如图1所示,本实施方式的半导体器件例如形。

28、成于n - 型半导体基板11上,在半导 体基板11上具备:形成p沟道型DMOS晶体管的元件区域R1、与形成于元件区域R1的第1 方向终端部的元件终端区域R2。另外,半导体基板11也可置换为p - 型基板。 0021 如图1所示,在本实施方式的半导体器件中,元件区域R1与元件终端区域R2被划 分成多个矩形区域CP。各矩形区域CP1、CP2、CP3.沿X方向并排排列,并且,在X方向上 具有相同的宽度Wcp。元件区域R1中的各矩形区域CP的宽度与元件终端区域R2中各矩形 区域CP的宽度均为Wcp。本实施方式的半导体器件涉及这种矩形区域CP中各种构成要素 的形状的改良。利用该改良,能得到抑制电路面积增。

29、大的且具有高耐压的半导体器件。 说 明 书CN 102694024 A 4/6页 9 0022 另外,如图1所示,在半导体基板11上隔着栅极绝缘膜18a(图1中未图示)形成 栅极电极18。栅极电极18作为一例,不仅在元件区域R1中,还延长至元件终端区域R2,在 该元件终端区域R2中,连接于触点CSg,提供必要的电压。栅极电极18在元件区域R1中具 有栅极电极长度Lg1,在元件终端区域R2中具有栅极电极长度Lg2(Lg1)。 0023 栅极电极18在其栅极长度方向上配置成,由用作p沟道型DMOS晶体管的漏极的 p + 型漏极区域12、与用作相同p沟道型DMOS晶体管的源极的p + 型源极区域15。

30、夹持。在漏 极区域12的下层,形成p型扩散区域13。 0024 另外,在源极区域15及背栅(back gate)扩散区域19的下层,如图3所示,形成 n型扩散区域16。 0025 图4表示图1的A-A、B-B及C-C截面图。 0026 A-A截面是所述p沟道型MOS晶体管的沿着漏极区域12及源极区域15的截面。 另外,B-B截面是p沟道MOS晶体管的沿着漏极区域12及背栅扩散区域19的截面。C-C 截面是包括漏极区域12的端部附近的元件终端部R2的截面。 0027 首先,说明沿图4的A-A截面的p沟道型MOS晶体管的构造。如图4的A-A截 面所示,p沟道型MOS晶体管具备p + 型漏极区域12。

31、。该p + 型漏极区域12如图1图3所 示,形成为具有将Y方向(第1方向)作为长度方向的长方形形状。漏极区域12配置在矩 形区域CP的X方向的中心附近。漏极区域12从元件区域R1延伸至元件终端区域R2。p + 型漏极区域12例如注入硼(B)等p型杂质,例如具有1e20cm -3 的杂质浓度。 0028 在该漏极区域12的下层,形成p型扩散区域13。该p型扩散区域13也构成p沟 道型MOS晶体管的漏极的一部分。p型扩散区域13也与漏极区域12一样,将Y方向作为长 度方向,从元件区域R1延伸而形成至元件终端区域R2。该p型扩散区域13具有比漏极区 域12的杂质浓度小的1e18cm -3 左右的杂质。

32、浓度。 0029 该p型扩散区域13在元件区域R1中具有宽度W1(参照图4的A-A截面图),另 一方面,在元件终端区域R2的漏极区域12的端部周围,具有宽度W2(参照图4的C-C截 面图)。 0030 另外,A-A截面中从漏极区域12的端部至p型扩散区域13端部为止的距离a1, 比C-C截面中从漏极区域12的端部至p型扩散区域13端部为止的距离a2小。作为一例, 距离a1为0.1m左右,a2为0.3m左右。 0031 在栅极电极18下方的位置,p - 型漂移区域14形成为与p型扩散区域13相接。 p - 型漂移区域14具有比p型扩散区域13的杂质浓度低的杂质浓度,例如为1e17cm -3 左 。

33、右的杂质浓度。该漂移区域14也与漏极区域12一样,将Y方向作为长度方向,从元件区域 R1延伸形成至元件终端区域R2。其中,从A-A截面中漂移区域14的p型扩散区域13的 接合面起,宽度b1比C-C截面中的宽度b2小。因此,在向p沟道MOS晶体管施加逆偏压 的状态下,元件终端区域R2中,耗尽层容易扩展。另外,A-A截面中从漂移区域14的源极 区域15侧的端部至漏极区域12的端部(与场氧化膜17的边界)之间的距离(a1+b1),比 C-C截面中从漂移区域14的源极区域15侧的端部至漏极区域12的端部(与场氧化膜17 的边界)之间的距离(a2+b2)小。 0032 另外,在p - 型漂移区域14的表。

34、面上,形成由硅氧化膜(例如SiO 2 膜)构成的场氧 化膜17。场氧化膜17也将Y方向作为长度方向而形成,但A-A截面中的宽度c1比C-C 说 明 书CN 102694024 A 5/6页 10 截面中的宽度c2小。另外,场氧化膜17全凭求出的MOS晶体管的耐压,也可省略。 0033 另外,在从半导体基板11上的漂移区域14离开的位置上,形成n型扩散区域16。 n型扩散区域16及n型扩散区域16与漂移区域14之间的半导体基板11用作该p沟道型 MOS晶体管的沟道区域。在该n型扩散区域16的表面上,形成所述源极区域15。源极区域 15经接触插头CSs连接于未图示的源极电极上。 0034 n型扩散。

35、区域16与栅极电极18等一样,形成为将Y方向作为长度方向而进行延伸 (参照图3)。该n型扩散区域16的元件区域R1中的宽度d1、d1比元件终端区域R2中的 宽度d2、d2小。 0035 源极区域15与栅极电极18一样,形成为将Y方向作为长度方向而进行延伸,配置 在矩形区域CP的X方向的端部。其中,源极区域15在Y方向的规定位置被分割,在该分割 的区域(B-B截面)中形成背栅扩散区域19(参照图2)。栅极电极18跨过漂移区域14、 n型扩散区域16及源极区域15地隔着栅极绝缘膜18a而形成于半导体基板11上。 0036 漏极区域12、p型扩散区域13、漂移区域14、源极区域15的尺寸、杂质浓度等。

36、可设 定成满足元件区域中p沟道MOS晶体管的导通电阻或耐压等要求的特性。 0037 B-B截面中p沟道型MOS晶体管的形状基本上与A-A截面的一样,但在B-B截 面中,与A-A截面的不同之处在于,没有源极区域15,而是代之以宽度较宽地形成p + 型背 栅扩散区域19。 0038 如上所述,漏极区域12、p型扩散区域13、漂移区域14、及n型扩散区域16形成为, 从元件区域R1沿Y方向延伸而延伸至元件终端区域R2(参照图4的C-C截面)。但是,p 型扩散区域13的C-C截面的宽度W2比包含A-A截面的元件区域R1中的宽度W1大。因 此,p型扩散区域13如图1所示,作为上表面图,具有如火柴棒的形状。

37、、顶端膨胀的多边形 形状。通过具有这种形状,能缓和图1所示区域R3附近的电场集中,抑制离子碰撞的发生, 由此能提高MOS晶体管的耐压。 0039 另外,在元件终端区域R2中,漂移区域14的沿C-C截面的宽度b2比包含A-A 截面的元件区域R1中的宽度b1大。由此,在元件终端区域R2中,与元件区域R1相比,耗 尽层容易扩展,由此能使元件终端区域R2中的耐压提高。 0040 另一方面,n型扩散区域16的沿C-C截面的宽度d2比包含A-A截面的元件区 域R1中的宽度d1小。即便将n型扩散区域16的宽度在元件终端区域R2中设定得小,MOS 晶体管的耐压也不下降。 0041 这样,在本实施方式的半导体器。

38、件中,C-C截面(元件终端区域R2)中的p型扩散 区域13的宽度W2及漂移区域14的宽度b2比元件区域R1设定得大,另一方面,因为n型 扩散区域16的宽度d2设定得小,所以元件终端区域R2中的元件宽度能与元件区域R1中 的元件宽度大致相同,作为整体,能在矩形区域CP中收纳各种构成要素。 0042 上述宽度W2、宽度b2、宽度d2与元件区域R1中的宽度W1、b1、d1独立,能根据元 件终端区域16所需的耐压来设定。即便将宽度W2、b2分别设定得比宽度W1、b1大,宽度 d2也可以比宽度d1小,所以元件终端区域R2的X方向的宽度不必比元件区域R1的X方向 的宽度大。因此,根据本实施方式,元件区域R。

39、1能设计成得到将导通电阻特性等最佳化了 的p沟道MOS晶体管,并且,元件终端区域R2能设定元件终端区域以得到必需的耐压。 0043 在上述实施方式中,对宽度b2比宽度b1大、且宽度W2比宽度W1大的实例进行了 说 明 书CN 102694024 A 10 6/6页 11 说明。但是,即便仅增大宽度b2而宽度W2与宽度W1程度相等,也能提高元件终端区域R2 的耐压。 0044 其中,增大宽度W2有助于避免p型扩散区域13的前端部中的电场集中,从而能有 助于进一步提高元件的耐压。因此,除增大宽度b2外,通过同时增大宽度W2,能进一步提高 元件终端区域的耐压。 0045 图5表示本实施方式的比较例中。

40、元件终端区域的平面形状。在该比较例中,设p 型扩散区域13的宽度在元件区域R1与元件终端区域R2中均匀。在该构造的情况下,无法 避免图5所示的区域R3附近的电场集中,元件终端区域中的耐压下降,使半导体元件整体 的耐压下降。在本实施方式中,因为p型扩散区域13的宽度W2在元件终端区域R2中比元 件区域R1扩展,所以能提高耐压。 0046 尽管描述了本发明的某些具体实施方式,但这些实施方式仅以示例的方式出现, 不打算限制本发明的范围。实际上,这里描述的新颖的方法和系统可以多种其他方式来实 施;并且,在不脱离本发明精神的情况下,可对这里描述的方法和系统的方式进行各种省 略、替代与改变。下面的权利要求及其等同描述用来覆盖落入本发明范围和精神中的这种 方式或变更。 说 明 书CN 102694024 A 11 1/5页 12 图1 说 明 书 附 图CN 102694024 A 12 2/5页 13 图2 说 明 书 附 图CN 102694024 A 13 3/5页 14 图3 说 明 书 附 图CN 102694024 A 14 4/5页 15 图4 说 明 书 附 图CN 102694024 A 15 5/5页 16 图5 说 明 书 附 图CN 102694024 A 16 。

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